构造煤瓦斯突出一直是河南省“三软”矿区多年面临的严重地质灾害。作者运用工程地质学、弹塑性力学、断裂力学、流体力学以及岩石试验和计算机数值模拟等理论与方法，对开放式构造条件下煤与瓦斯突出的成因、时空规律及驱动因素展开了系统深入研究。阐明了区内构造煤与构造岩顶板的变形特征；确立了区内瓦斯生成条件的构造控制模式；揭示了断层带煤（岩）与瓦斯突出的方式与力学驱动机制；建立了“三软”矿区瓦斯地质灾害预测模型。以软煤塑性软化性能与流变性能的耦合变形特征为切入点，着重研究回采工作面煤体破裂、瓦斯运移及二者相互作用的时程效应。此外，对低渗条件下构造煤瓦斯的压裂抽采与平顶山薄层状盐穴储气库围岩稳定性进行了初步讨论。
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目录
前言
绪论 1
第一节 “三软”矿区瓦斯突出的驱动机制 1
第二节 “三软”矿区煤层气开发利用 4
第三节 地下盐穴储气库的工程地质条件分析 5
第一章 “三软”矿区瓦斯突出的驱动作用 7
第一节 瓦斯生成的构造驱动模式 8
一、地质背景 8
二、测试结果与分析 10
第二节 瓦斯突出的力学驱动特征 17
一、裂隙弹塑性变形特征 18
二、地质背景 20
三、断层带瓦斯运移特征 22
第三节 瓦斯突出的动力驱动效应 28
一、断层瓦斯突出的冲击波特征 29
二、瓦斯突出的波动特征 31
三、冲击波对巷道围岩的动力效应 33
第二章 “三软”矿区瓦斯突出的时间效应 40
第一节 瓦斯延期突出的研究概况 40
一、瓦斯延期突出研究意义 40
二、瓦斯延期突出研究进展 41
第二节 基于蠕变试验的围岩本构模型 43
一、岩石的流变模型 44
二、岩体流变模型辨识 52
第三节 延期突出的时间分析模型 54
一、蠕变失稳对延期突出的影响 54
二、卸压区演化对延期突出的影响 62
三、延期突出的滞后时间预测 64
四、结论 65
第三章 “三软”矿区瓦斯突出的防护岩柱 66
第一节 断裂带瓦斯突出的驱动方式 66
一、裂隙的应力状态 66
二、裂隙的破裂过程 70
第二节 基于断裂理论的岩柱安全厚度计算模型 73
一、岩体中的有效应力 74
二、岩体中的裂隙变形 77
三、安全厚度算例 80
第三节 基于流变理论的岩柱安全厚度计算模型 80
一、含煤岩系的蠕变试验 81
二、含煤岩系的蠕变模型 83
三、岩柱安全厚度计算 88
第四节 断裂带防突岩柱的安全设置 90
一、岩柱突出的破坏方式 90
二、岩石与瓦斯突出危险性预测 91
三、岩石与瓦斯突出防治 94
第四章 “三软”矿区低渗煤层气抽采技术 102
第一节 “三软”矿区煤层气的赋存特征 102
一、研究靶区的选择 102
二、焦作矿区瓦斯地质背景 104
三、郑州矿区瓦斯地质背景 107
第二节 构造煤起裂压力计算模型 108
一、射眼垂直井起裂压力 108
二、射眼水平井起裂压力 112
三、实例应用 114
第三节 碎裂煤渗透计算模型 116
一、压裂模型 116
二、渗透模型 118
第四节 碎粉煤压裂参数数值分析 123
一、气源岩变形特征 123
二、瓦斯抽放数值分析 127
第五节 基于PKN分析的压裂时间计算模型 135
一、垂直井延伸压力模型 136
二、垂直井压裂时间模型 138
第五章 地下盐穴储气库围岩稳定性分析 142
第一节 互层状盐岩的蠕变试验 144
一、地质背景 144
二、蠕变试验过程 146
三、蠕变试验结果 147
四、蠕变试验模型 152
第二节 地下溶腔形态三维探测 153
一、CSAMT地下溶腔探测方法 155
二、CYT地下溶腔探测方法 158
第三节 地下溶腔变形数值分析 161
一、盐岩试验参数 161
二、溶腔缩减的数值模拟 164
第四节 储气库地面沉降的数值分析 168
一、生长曲线法 169
二、数值计算法 173
参考文献 183
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